DE3642246A1 - Verfahren zum umhuellen einer spule mit isolierstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umhüllen einer Spule mit Isolierstoff, wobei zumindest die Wicklung und ein Teil der aus thermoplastischem Werkstoff bestehenden Spulenflansche im Spritzgußverfahren mit einer Kunststoff-Ummantelung versehen werden. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine mit diesem Verfahren hergestellte Spule sowie eine Verwendung dieser Spu­ le.

Ein Verfahren der obengenannten Art ist beispielsweise aus der DE-OS 34 37 544 bekannt. Dort wird ein umwickelter Spulenkörper in einer Spritzgußform ummantelt, wobei mit dieser Ummantelung gleichzeitig ein Grundkörper für ein Relais mit zusätzlich ein­ gebetteten Kontaktelementen geformt wird. Die umwickelte Spule wird dabei durch den Grundkörper weitgehend eingeschlossen, wo­ durch sich große Überdeckungsbereiche zwischen den Spulenkör­ perflanschen und der Ummantelung ergeben. Dadurch und durch die verhältnismäßig große Dicke der Ummantelung ist auf jeden Fall eine genügende Isolierung zwischen der Spulenwicklung und den übrigen metallischen Teilen des Relais gewährleistet.

Bei Miniaturrelais steht andererseits für die Spule nur wenig Raum zur Verfügung, und wenn solche Miniaturrelais für Stark­ stromeinsätze eine Spulenummantelung der genannten Art erhalten sollen, kann diese Ummantelung beispielsweise an den Spulen­ flanschen nur wenige Zehntel Millimeter betragen. Andererseits liegt die Dicke der Spulenflansche in der gleichen Größenord­ nung, so daß die Überdeckung zwischen der Mantelfläche der Spu­ lenflansche und der zusätzlich aufgebrachten Kunststoff-Umman­ telung unter Umständen weniger als 1 mm beträgt. Damit besteht aber die Gefahr von Kriechströmen durch den Kapillarspalt zwi­ schen Spulenflanschen und Ummantelung. Wenn die so ummantelte Spule allein oder nach Einbau in einem Relais gewaschen werden soll, besteht zudem die Gefahr des Eindringens von Feuchtigkeit durch diesen Kapillarspalt in den Wickelbereich, wodurch der mit der Ummantelung erstrebte Zweck einer verbesserten Isolie­ rung der Spulenwicklung gegenüber anderen metallischen Teilen im Relais nicht mehr gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Umhüllen einer Spule der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine siche­ re Abdichtung und Isolierung der Spulenwicklung gewährleistet wird, auch für den Fall, daß zwischen Spulenflanschen und Um­ mantelung nur eine geringe Überdeckung besteht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an den Flanschen in ihrem peripheren Bereich umlaufende Abschnitte mit geringer Wandstärke ausgebildet werden, welche beim nachfolgen­ den Umhüllen von zwei Seiten durch die flüssige Ummantelungs­ masse eingeschlossen werden, daß für die Ummantelung eine Kunst­ stoffmasse gewählt wird, deren Schmelztemperatur gleich oder höher ist als die der Spulenflansche und daß die Spritztempera­ tur derart mit der Schmelztemperatur der Spulenflansche abge­ stimmt wird, daß die umlaufenden Abschnitte geringer Wandstärke durch die Kunststoffmasse teilweise aufgeschmolzen werden und beim Erkalten eine Schweißverbindung mit dieser eingehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also während des Um­ spritzens der bewickelten Spule durch die Wärme der Spritzmasse der Spulenkörperflansch in solchen umlaufenden Bereichen kurz­ zeitig aufgeschmolzen und verschweißt, die von ihrer Wandstärke her so bemessen sind, daß sie durch die beidseitig anliegende flüssige Kunststoffmasse zum Schmelzen gebracht werden können. Da diese Kunststoffmasse sehr schnell in der Form erkaltet, ist dabei auch sichergestellt, daß nur solche dünnwandigen Bereiche der erwähnten Art verschmolzen werden, während der Spulenkörper ansonsten die notwendige Formstabilität gewährleistet.

Im einfachsten Fall kann ein Abschnitt geringer Wandstärke, der durch die flüssige Kunststoffmasse aufgeschmolzen wird, bereits durch einen scharfkantigen Rand des Spulenflansches gebildet sein, wobei der Winkel zwischen der Mantelfläche und der Stirn­ fläche des Spulenkörpers etwa 90° betragen kann. Wenn in einem solchen Fall die Mantelfläche und ein Teil der Stirnfläche mit der Kunststoffmasse umspritzt wird, kann der äußerste Bereich der Kante durch die beidseitig anliegende Kunststoffmasse auf­ geschmolzen und verschweißt werden.

In besonderer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden jedoch im peripheren Bereich der Spulenkörperflansche besondere umlaufende Rippen auf der Mantelfläche oder auf der Stirnfläche oder auf beiden ausgebildet, die aufgrund ihrer ge­ ringen Wandstärke in der erwähnten Weise mit der Spritzmasse verschweißt werden.

Im Rahmen der oben angegebenen erfindungsgemäßen Verfahrens­ schritte kommen verschiedene Kunststoffe für die Spulenflan­ sche, d. h. für den Spulenkörper, in Betracht, ebenso auch ver­ schiedene Spritzmassen für die Ummantelung. Beispielsweise kön­ nen für den Spulenkörper Kunststoffe mit einem Schmelzpunkt zwischen etwa 140° und etwa 300°C verwendet werden. In Be­ tracht kommen dabei Kunststoffe wie Polyphenylensulfide (PPS; Handelsnamen "Ryton"; Schmelzpunkt ca. 285°C) oder Polybuty­ len-Terephtalat (PBTP; Handelsnamen "Crastin"; Schmelzpunkt ca. 225°C). Für die Ummantelung kommen beispielsweise die glei­ chen Kunststoffe in Betracht, es können aber auch andere Spritzmassen eingesetzt werden, wenn nur ihr Schmelzpunkt zu­ mindest gleich oder größer als der des Spulenkörperkunststoffes ist. Diese Spritzgußmasse wird mit einer über dem Schmelzpunkt liegenden Temperatur in die Form eingespritzt, beispielsweise mit 260°C bei PBTP und 300°-360°C bei PPS. In der Form kühlt die Spritzmasse sehr schnell ab, so daß nur noch die er­ wähnten Abschnitte geringer Wandstärke aufgeschmolzen werden, der übrige Spulenkörper aber seine Form nicht verliert.

Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Spulen­ körper ist somit dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenflansche an ihrer Mantelfläche und/oder an ihrer Stirnfläche in einem umlaufenden Bereich mit der Kunststoffmasse verschweißt sind. Besonders vorteilhaft ist ein derartiger Spulenkörper in einem elektromagnetischen Relais zu verwenden, da gerade hier die Forderung nach Isolierung und Abdichtung zwischen Spulenwick­ lung und Magnetkreisteilen sowie Kontaktelementen besteht und diese Forderung mit einem erfindungsgemäß hergestellten Spulen­ körper besonders gut erfüllt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Relais-Magnetsystem mit einer erfindungsgemäß umhüll­ ten Spule,

Fig. 2 bis 5 jeweils einen Detailausschnitt der Verbindungsstel­ le zwischen Spulenkörper und Ummantelung mit verschiedenen Aus­ gestaltungen.

Die Fig. 1 zeigt ein Relais-Magnetsystem, wie es allgemein üb­ lich ist. Dieses Magnetsystem besitzt auf einem Spulenkörper 1 eine Wicklung 2 und axial im Spulenkörper einen durchgehenden Kern 3. Mit einem Kernende ist ein winkelförmiges Joch 4 ver­ bunden, an dessen freiem Ende ein Anker 5 gelagert ist, der seinerseits mit einer Kernpolplatte 6 einen Arbeitsluftspalt 7 bildet. Durch den Anker 5 werden nicht dargestellte Kontakte betätigt, was jedem Fachmann geläufig ist.

Um eine verbesserte Isolierung und Abdichtung der Spulenwick­ lung 2 gegenüber den Magnetkreisteilen 3, 4, 5 und 6 sicherzu­ stellen, ist die Spule, bestehend aus dem Spulenkörper 1 und der Wicklung 2, mit einer dünnen Ummantelung 8 umhüllt, die im Spritzgußverfahren aufgebracht wird. Diese Ummantelung 8 be­ sitzt beispielsweise eine Dicke von wenigen Zehntel Millime­ tern, etwa im Bereich der Spulenflansche 0,4 mm. Sie umgibt den gesamten Bereich der Wicklung 2 und überdeckt die Spulenflan­ sche 9 jeweils an deren Mantelflächen 9 a sowie im peripheren Teil der Stirnflächen 9 b. In einem abgesetzten Teil der Spulen­ flansche 9 ist jeweils eine umlaufende Rippe 10 ausgeformt, die zumindest in der Spitze eine so geringe Wandstärke besitzt, daß sie durch die von beiden Seiten aufgespritzte Kunststoffmasse der Ummantelung 8 aufgeschmolzen wird, so daß sie beim Erstar­ ren mit der Ummantelung 8 verschweißt.

Eine vergrößerte Darstellung des Verbindungsbereiches ist bei­ spielsweise in Fig. 2 dargestellt, wobei allerdings gegenüber Fig. 1 der Stirnseitenbereich des Spulenflansches leicht abge­ wandelt ist. In jedem Fall aber ist die umlaufende Rippe 10 zu erkennen, die beim Umspritzen beiderseitig durch die Spritzmas­ se eingeschlossen und damit aufgeschmolzen wird. Es sei dabei darauf hingewiesen, daß die Zeichnung jeweils den Zustand der Rippe vor der Ummantelung bzw. zu Beginn der Ummantelung zeigt, da die spitze Form der Rippe natürlich durch das beschriebene Aufschmelzen und Verschweißen im fertigen Spulenkörper nicht mehr vorliegt. Vielmehr besteht im fertigen Spulenkörper eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Rippe 10 und der Umman­ telung 8.

In den Fig. 3 bis 5 sind weitere Abwandlungen der Rippe oder mehrerer Rippen 10 gezeigt. Gemäß Fig. 3 ist die Rippe 10 bei­ spielsweise in Richtung zur Stirnseite weisend angeordnet. Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 sind zwei stirnseitige Rippen 10 an­ geformt, während bei der Ausführung gemäß Fig. 5 eine Rippe 10 in einer Vertiefung 11 in der Mantelfläche liegt.

Grundsätzlich kann die Erfindung aber auch ohne die Ausbildung von besonderen Rippen verwirklicht werden, beispielsweise kann auch eine scharfe rechtwinkelige Kante 12, wie sie in Fig. 2 an­ gedeutet ist, in ihrem äußersten Bereich durch die Ummantelung angeschmolzen und verschweißt werden, so daß auch mit einer solchen Kante 12 zusätzlich zu den Rippen 10 oder allein die gewünschte Isolierung und Abdichtung erreicht werden kann.

Claims (7)

1. Verfahren zum Umhüllen einer Spule mit Isolierstoff, wobei zumindest die Wicklung (2) und ein Teil der aus thermoplasti­ schem Werkstoff bestehenden Spulenflansche (9) im Spritzgußver­ fahren mit einer Kunststoff-Ummantelung versehen werden, da­ durch gekennzeichnet, daß an den Flanschen (9) in ihrem peripheren Bereich umlaufende Abschnitte (10, 12) mit geringer Wandstärke ausgebildet werden, welche beim nachfolgenden Umhüllen von zwei Seiten durch die flüssige Ummantelungsmasse (8) eingeschlossen werden, daß für die Ummantelung eine Kunststoffmasse gewählt wird, de­ ren Schmelztemperatur gleich oder höher ist als die der Spulen­ flansche (9) und daß die Spritztemperatur derart mit der Schmelztemperatur der Spulenflansche abgestimmt wird, daß die umlaufenden Abschnitte geringer Wandstärke (10, 12) durch die Kunststoffmasse teilwei­ se aufgeschmolzen werden und beim Erkalten eine Schweißverbin­ dung mit dieser eingehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die umlaufenden Abschnitte durch scharfkantige Ränder (12) der Spulenflansche (9) gebildet wer­ den.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zunächst an den Spulenflan­ schen in deren peripherem Bereich umlaufende Rippen (10) mit einem im Vergleich zur Dicke der Flansche geringen Querschnitt ausgebildet werden und daß die Rippen durch die Ummantelung zu­ mindest teilweise aufgeschmolzen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rippen (10) an der Mantelfläche (9 a) und/oder der Stirnseite (9 b) der jeweiligen Spulenflansche (9) vorgesehen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spulenkörper mit einer Schmelztemperatur zwischen 140°C und 240°C verwendet wird und daß dieser mit einer Kunststoffmasse ummantelt wird, deren Schmelztemperatur zwischen 200°C und 250°C liegt und daß die Kunststoffmasse mit einer Temperatur von 250°C bis 300°C ein­ gespritzt wird.

6. Nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 herge­ stellten Spulenkörper, dessen Wicklung ganz und dessen Spulen­ flansche zumindest im peripheren Bereich mit einer Kunststoff­ masse ummantelt sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spulenflansche (9) an ihrer Mantelfläche (9 a) und/oder an ihrer Stirnfläche (9 b) in einem umlaufenden Bereich mit der Kunststoffmasse (8) verschweißt sind.

7. Spulenkörper nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem elektromagnetischen Re­ lais.